铝合金型材【檐沟】真材实料

        简易检验阳极氧化膜的五方法：一、观颜色： 已生成氧化膜的纯铝表面光泽度下降，铸铝及杂铝呈灰黑色。未生成氧化膜的表面呈带金属光泽的亮白色。二、测电阻： 已生成氧化膜的检测时有电阻，常压下不导电。未生成氧化膜的检测室能导电。三、划痕：已生成氧化膜的表面很硬，用针划时打滑，无划痕，未生成氧化膜的表面很软，用针划时有阻力和划痕。四、听声：已生成氧化膜的敲打时会发出清脆声，未生成氧化膜的敲打时发出闷声、。五、着色检验：已生成氧化膜未封闭的在染色溶液中很快可以上色，未生成氧化膜的在染料溶液中染不上色。
           为了满足用户的需要，建筑用铝材一般经过表面处理才能投放市场。建筑铝材的表面保护方法，当前不外乎3种：（1）阳极氧化，上海铝型材20世纪50年代已引入铝合金门窗，至今仍是铝门窗方面常用的表面处理措施；（2）阳极氧化后电泳丙烯酸树脂，日本在20世纪60年代已商品化，欧洲到70年代开始使用，目前还主要在亚洲地区应用。该技术当前已由透明光亮膜发展到无光透明膜和彩色膜，品种更趋多样化，工业控制和产品质量都比较稳定；（3）化学转化处理后静电喷涂包括静电粉末喷涂和静电液相喷涂，静电液相喷涂氟碳树脂在20世纪60年代，美国已实现商品化。而静电粉末喷涂热固性聚酯涂层，60年代末在欧洲已实现商品化，当前仍是欧洲各国占优势的表面处理手段。时至今日，单一阳极氧化的铝门窗在国内外市场均明显缩小日本青睐于电泳涂层，白色电泳涂层发展很快，并在欧洲得到应用。静电粉末喷涂以其色彩多样、控制方便、环境保护、性能优良等原因，已成为欧美的 表面处理方法。近年来静电粉末喷涂市场在我国也在迅速扩大之中。1.20世纪90年代的上海铝型材技术发展：过去10年中，我国铝材（尤其是铝型材）得到突飞猛进的发展，铝型材的生产规模已接近每年100万吨。在国外先进工艺和进口设备的带动下，国铝型材生产技术在阳极氧化工艺和设备方面有了新的进步，而且建立了静电粉末喷涂和静电液相喷涂、电泳涂层等*新型生产线，国外的前沿技术在我国已经萌芽，有了程度不同的发展。1.1阳极氧化预处理工艺上海铝型材更新：阳极氧化预处理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和杂质，获得均匀洁净的铝表面，有利于优质阳极氧化膜的形成。我国用户还要求去除挤压条纹，获得均一美观表面。早期采用碱浸蚀法得到哑光表面，但过度浸蚀使铝损耗很大，一般达到3%～5.5%，不仅增加成本，而且引起严重的环境问题，形成哑光表面又伴随暴露型材本身固有的组 织缺陷。此后日本在我国推出酸浸蚀法（日本国内基本上不用于铝型材），由于铝耗低（可达到约1%），表面细致一度受到我国厂商欢迎。但由于以氟离子为主体的槽液，带来了更为严重的污染，一度引起沸沸扬扬的议论。机械浸蚀法具有操作成本低、环境效益好和表面细致无条痕的优点，首先在法国和意大利等欧洲 推广应用。我国在90年代中期，福建三源铝业和浙江栋梁铝业分别从意大利和西班牙引进机构抛丸机和机械抛光（扫纹）机及相关工艺，顺利运转至今并收到极好的效益。此后广东和江苏等省多家工厂陆续从国外进口多台设备，同时我国自制设备也已进入市场，价格只有进口设备的1/5～1/8左右。不论机械抛丸（或称喷砂）还是机构抛光（镜面或缎面抛光）都可以使铝耗控制在1%以下，而且外观均匀细致，装饰效果好。作者根据国内外生产实践，机械浸蚀处理替代传统的化学浸蚀（酸或碱浸蚀），以我国铝型材的外观档次。1.2阳极氧化的工艺和设备进步：阳极氧化工艺在过去的20年中没有根本性的变化。硬质阳极氧化技术在这期间有不少进步。突破阳极氧化法拉第区的“火花”阳极氧化和弧氧化已经商品化。而铝型材近期开发的高速阳极氧化技术（HEA技术）还未获得广泛工业应用。1.2.1脉冲阳极氧化电源：在70～80年代国外曾广泛宣传介绍。由于实验数据大多选自高电流密度（如>3A/d㎡）的硬质膜，随后在建筑铝型材阳极氧化工艺中应用时，未得到明显的效果，因而未得到大面积推广应用。进一步实践表明，在生产厚膜（膜厚>20μm）时，脉冲法对于封孔质量比较有利，这就说明电流回复效应可以帮助氧化膜生成过程中的散热，降低由于温度升高造成的膜的溶解作用，防止氧化膜孔口的扩大，有利于硬度和致密度的提高，同时也有助于封孔作用。而对于铝型材标准阳极氧化工艺，电流密度低（一般在1～1.5A/d㎡），膜厚要求仅10μm，氧化过程放热并不严重，因此未显示出明显优点。作者认为在硬质阳极氧化或厚膜生产时，脉冲电源还是很有实际意义的。1.2.2铝离子去除的离子交换装置：阳极氧化硫酸槽液去除铝离子的离子交换装置对于优化工艺措施具有实际意义。以往在硫酸槽液中Al3＋超过20g/L时部分排放槽液重新调整，不可避免地造成Al3＋含量周期性波动。为了稳定阳极氧化槽液中Al3＋的含量，80年代我国某些引进线中进口了日本或意大利的Al3＋去除装置，可能由于当时工艺水平和技术管理的限制，未得到广泛应用。近年来我国自行生产“回收硫酸自动去Al3＋装置”，一台设备每天可去除大约100kg铝，从而将硫酸中Al3＋控制在设定值，使氧化工艺更加稳定和精 确，并同时具有很好的环境效益。1.3着色技术多种多样：铝型材的着色，传统采用电解着色（即日本人浅田发明的浅田法，也称二次电解）。室内装饰也用染色法获得丰富多彩的颜色（染色法不适于应用在室外）。近年来，国外已推出多色化技术（即利用光干涉效应着色，日本称之为三次电解）复合着色（染色后再电解着色）技术，突破了电解着色只有古铜色的框框。但在我国还未实现工业化生产。1.3.1单镍盐电解着色体系：单镍盐电解着色体系逐渐增多。欧洲一直以锡盐着色为主，由于锡盐和锡镍混合盐抗杂质干扰强，对环境损害小，工业控制容易，我国一直以锡盐（和锡镍混合盐）为主。而日本则一直青睐于单镍盐，并配有与之适应的特殊电源和槽液净化（如去钠钾）装置。由于单镍盐对于浅色系（仿不锈钢色和香槟色）色差小，色调重复性好，因此我国和欧洲近年来均发展单镍盐着色技术，其槽液成分除MgSO4、H3BO3之外，NiSO4含量一般较高，在100g/L左右，杂质钠、钾均要控制，视工艺要求而不同，日本工艺还要控制铵的含量。1.3.2新型上海铝型材着色电源的引进：电源不是孤立的设备，它必然是特定工艺的配套装置。我国从日本引进的单镍盐电解着色工艺有2类，即日轻的尤尼可尔法（均匀着色之意）和新住化法，其电源并不相同，大体可认为是波形不同的直流着色。而欧洲用于单镍盐的着色电源也并非单纯的正弦波交流电，如西班牙采用DC（直流）/AC（交流）电源，美国有DC/AC/不对称AC电源。而意大利的ELCA公司推出多功能着色电源，可以输出DC.变频AC及DC和DC/AC叠加等。这种电源可以适用于各种类型的电解着色以及多色化技术。1.3.3颜色多样化的要求：颜色多样化促进新的电解着色槽液出现。钛金色的硒盐溶液，金黄色的锰盐溶液在我国已经相当普遍，但由于不像镍盐和锡盐那样经过国内外长期实践考验，这些溶液着色的铝材在封孔质量，尤其在使用中变色和褪色问题仍值得关注。*近在我国铝材阳极氧化的工艺中，不时出现一些与国外标准工艺不一致的做法，并未仔细考查和检验（只为了降低成本）匆匆上马，作者以为对于长期使用效果和生产环境效益存在不少隐患。1.4封孔方法百花齐放：当前冷封孔仍是我国建筑铝型材阳极氧化膜占 多数的封孔方法，这是与80年代大量从欧洲引进工艺和设备有关。冷封孔的水质要求不高，工艺控制容易，比较适合我国生产现状。当前欧洲主要采用冷封孔和高温蒸汽封孔，后者似有发展之趋势。日本至今不认可冷封孔工艺，青睐于沸水的水合封孔或电泳（ED）封孔。与沸水封孔和Ni和F的冷封孔相比较，高温蒸汽封孔正好弥补了它们的缺点，其操作条件在100～110℃，压力稍高于大气压下进行，封孔速度比沸水封孔快，对水质和pH控制不严，不会起 ，既不会发生有机染料在封孔时流失，又没有环境污染（Ni和F）之虑。这是一个保证封孔和环境质量的好方法。我国至今仍未解决冷封孔槽液在操作中氟离子频繁补充的问题，对于封孔工艺稳定性带来极大危害。国内各厂普遍添加氟化铵、氟化氢铵、氟化钠，甚至 来补充氟离子。但实践表明往往更加剧氟的贫化。虽然曾经试图用氟硼酸盐和氟硅酸盐来缓解，至今在工业大生产方面仍未彻底解决。90年代以来，我国研究工作和工业实践均证明，在冷封孔之后60～70℃纯水洗是提高封孔质量，加速封孔速度从而缩短检测周期的好办法，甚至可以提高氧化膜的延性，防止裂纹出现，因此热水洗与其说促进型材干燥，不如说“冷封孔后处理”更加确切。单纯烘干不能代替热水“后处理”的作用。“冷封孔后处理”是工艺进步，也是值得推广的一项措施。1.5上海铝型材立式阳极氧化生产线增加：我国的阳极氧化铝型材生产线，基本上是卧式的。80年代从日本引进的2条生产线效果并不理想而几乎被人否定。1997年西飞铝业公司从日本进口年产12000t立式阳极氧化电泳涂漆自动生产线，技术水平和产量质量较高。20世纪末和21世纪初，四川方舟和广东坚美先后投产年产20000t和30000t生产线。一般说来，立式线适于大批量生产，年产量以12000～36000t为佳。此时化学药品和电能消耗均低于卧式线，同时占地少，易于自动化生产。其主要缺点是一次投资的建设费用高，以月产1000t为例，立式线是卧式线建设费用的1.8倍。然而立式阳极氧化生产线，尤其在电泳涂漆情况下，应是未来的*佳选择。1.6铝型材表面高聚物涂层的市场份额扩大：如果说80年代在我国建立了建筑铝型材阳极氧化工艺，那么在90年代门类多样的电泳涂层、静电粉末汾层和液体涂层迅速兴起。表面光亮的丙烯酸聚合物膜、色彩丰富的粉末喷涂聚酯层和使用性能更佳的氟碳涂层在我国均已建立生产线实现批量生产，大约已占到铝型材表面处理产品的20%以上，并有不断扩大的趋势。电泳（ED）涂层是30多年前在日本开发的，兼有阳极氧化膜和聚合物涂层双重优点。ED膜以其平滑光亮在日本和东亚受到欢迎，虽然已有白色和各种颜色的ED膜问世，但建筑市场当前仍以透明膜为主。国外虽在研制开发ED氟碳涂层，但尚未工业化生产。ED漆早期均从日本进口，现我国基本使用价格便宜的台湾或国产ED漆，其性能虽逊于日本漆，但可以通过 标准的检测。粉末静电喷涂聚酯涂层在欧洲倍受欢迎，市场份额已与阳极氧化相当，其色彩丰富、重现性好、工艺控制方便、环境效益好，在我国也有不断扩大之趋势。聚酯粉末我国已能生产聚酯—TGIC，可满足建筑业的需要。欧洲近期开发的性能更好的新型高寿命粉末，可与碳氟树脂比美，而这种聚酯—无TGIC粉末在我国尚未使用。性能优越的碳氟树脂涂层在我国已有应用。但涂料只能从外国生产厂进口。含氟的聚合物是已知在环境中*稳定的化合物，目前所谓的碳氟涂料就是指从聚偏二氟乙烯树脂（PVDF）为基的涂料。美国PPG公司首创，并以Kynar作为商标，世界各地的碳氟涂料厂一般均采用Kynar500或Hylar5000作为基料复配而成。目前我国的碳氟涂料主要从美国的PPG公司、英国的ICI公司和美国的Valspar公司进口，价格虽高但性能十分优异。据国外介绍其室外使用寿命保证25年以上，高于电泳层和静电喷涂层。氟碳液体喷涂一般是多层喷涂，以2层（底漆和面漆）或3层（底漆、面漆和清漆）为*常用，个别也采用4层工艺。每升氟碳涂料一般可喷涂5㎡，据介绍高压静电旋杯雾化枪可以把上漆率提高到7㎡.由于氟碳涂料价格极其昂贵并且大批量和小批量供货价格差别大，所以上漆率仍应是重要的经济指标。2.二十一世纪头10年的技术展望：我国铝型材表面处理的技术与国外相比没有本质的差别，但是从工艺水平、装备条件、技术管理、环保因素、品质指标和产品质量等方面与国外先进水平比较仍有不少差距。作者在近期分别实地考察意大利、德国和日本，并与国外同行面对面交流中，总结概括出以下几个方面，作为我国建筑铝型材表面处理工业在下一个十年中技术发展的借鉴和参考。2.1上海铝型材清洁阳极氧化工艺更加重视和发展：随着我国环境意识不断增加，清洁工艺必然会不断发展。阳极氧化工艺生产各工序废液采取闭路循环回收，逐步实现低排放直至零排放（zero－discharge）工艺已在欧洲和日本采用。阳极氧化槽液用离子交换法除去铝离子回收硫酸；碱浸蚀槽液利用结晶器和真空过滤排出氢氧化铝回收碱；镍盐电解槽液及其水洗槽分别选用离子交换法和反渗透法回收硫酸镍并除去杂质；冷封孔槽液用过滤法和离子交换法除去固体沉淀和金属杂质；ED漆槽分别选择离子交换精制和反渗透法回收。全部清洗水通过中和、絮凝、澄清和压滤除去料渣，而澄清液经过反渗透后回收重用，零排放的清洁工艺无疑是全世界工业界都在追求的方向。由于技术和经费的原因在我国只能分步骤进行。在实际操作和设计阳极氧化生产线的时候，情况要复杂的多。碱浸蚀槽液如采用结晶过滤的方法，其氢氧化钠浓度必然不高，此时不可能得到十分满意的哑光表面，那么碱浸蚀的闭路循环设计应该重新考虑改进，因此实际上它适于机械浸蚀法的工艺。同理其他工艺的闭路循环设计也必然要与生产工艺和产品特征相结合来考虑。但是无论如何，闭路循环设计不仅具有环境保护的特点，而且使阳极氧化各工序的工艺参数控制更加精 确，从而进一步稳定和提高了阳极氧化膜的质量。2.2静电粉末喷涂工艺更加受到欢迎：由于色彩丰富，环境效益好，静电粉末喷涂在我国发展更加迅速。涂层粉末也会朝方向发展，摆脱单一的聚酯—TGIC粉末的状态，涂层外观也从单色向木纹、大理石和图案等装饰性更强的方向发展。意大利和德国都在我国展出过此类产品。静电粉末喷涂的铝型材一般只有均匀单一的颜色，木纹和大理石外观是在原粉末涂层上进行类似丝网印刷工艺，将第二种颜色的粉末加到原粉末涂层上，再进行统一的固化处理，这也就是说新工艺只是在原来喷涂设备的基础上增补设备就可以实现。可用于铝型材，更适用于铝板的表面处理。金相鉴定表明粉末涂层与基体之间以及两种粉末之间有机结合。作者参观意大利NATURALL工艺生产车间后，感觉技术思路明确，工艺操作简单，适合在我国推广使用。另一类获得本纹和图案效果的是转印法，即在第1次喷涂层基础上，将塑料膜或纸上的木纹图案在加热下转移到表面，此方法简单易行，关键在于转印上去花纹的使用寿命。粉末喷涂的化学预处理，从环境考虑，应开发低铬和无铬化学转化处理。从克服丝状腐蚀出发，也可以用阳极氧化膜作为粉末喷涂层的底层，两者都是铬化处理的*佳替代方法。而无铬化学转化膜处理的添加剂应是我国急待开发的品种。2.3上海铝型材电泳涂层可以抵御污染大气
ED膜和粉末涂层都是高聚物涂层，可以有效地抵御污染大气和海洋大气的腐蚀。而ED膜下有阳极氧化膜，不存在膜下丝状腐蚀的危险，可望成为污染大气中理想的表面处理手段。长期以来我们印象中的电泳漆只是透明的聚丙烯树脂，近年来日本的电泳漆不论品种还是质量都发生明显变化。除了我们熟悉的透明有光漆外，还有哑光漆以及白色电泳漆等，都已用在建筑铝合金门窗上。至于电泳漆的质量也已经可以和粉末涂层相媲美。西班牙SIDASA公司曾检测了Honnystone的耐光性，并与粉末静电喷涂聚酯—TGIC涂层作了比较，结果表明颜色变化基本相同，涂层都不起泡，但光泽保持率Honnystone明显优于粉末涂层。443h暴露实验，Honnystone光泽保持率仍有79%～81%，而粉末涂层只剩下49～43%，这说明电泳涂层的性能有了明显提高。日本的建筑铝型材阳极氧化膜的90%用电泳涂漆封孔的，另外10%也选择高温沸水封孔工艺。据日方介绍这与日本是个岛国，沿海地区大气盐份较高，并经过大气污染的工业发展阶段有关。而电泳涂漆层比封孔的阳极氧化膜具有更好的抗海洋大气和污染大气的能力。作者估计在我国南方沿海各省和酸雨严重地区电泳涂层具有明显的优势，参照日本ED膜的市场份额，我国在下一个10年中有相当大的发展空间。2.4阳极氧化技术之进步以节能为目的：众所周知，阳极氧化的工艺参数已数十年未变化，溶液的硫酸浓度和铝离子范围、温度和电流密度均已列入各国标准。为了提高阳极氧化效率，加快成膜速度，必然要求在保证氧化膜性能的前提下尽量加大电流密度，并想方设法提高成膜系数。氧化膜厚度是与通过的电量（即电流乘以时间）库仑值成正比，并因合金不同而异。例如，对于铝合金1100、5005、5052和6063，生成25μm氧化膜需要4700库仓/d㎡；而6061、6082和6300铝合金则需要5500库仓/d㎡.此时若外加电流密度为1.5A/d㎡，则生成20μm氧化膜需要时间为44min，则成膜速度为0.46μm/min.而意大利新近开发的高速阳极氧化技术（HEA）成膜速度可提高到1.2μm/min以上，据说可在25℃下电流密度达3A/d㎡稳定地操作。HEA技术是一个整体设计，包括化学、物理和机械三方面配合而成。化学因素有溶液成分和添加剂引入；物理因素有搅拌方法、冷却系统以及溶液温度与电流密度的组合等；机械因素指多功能电脑控制整流器，其中阳极氧化工艺过程计算机（APC）装置是很有用的。2.5多色彩一直是着色的追求目标：铝阳极氧化膜的电解着色，色彩是单调的古铜色，寻求多色彩一直是阳极氧化工作者的目标。染色虽可获得丰富多彩的颜色，但耐光性差不适于户外使用，而且一种颜色要一个槽子十分麻烦，复合着色仍摆脱不了上述困难，也未在欧洲实现大规模工业化生产。利用光干涉原理得到蓝、灰、绿、黄和紫色的各种干涉色已有大量文献报道，但一直被人们认为难于工业控制而视为实验室工艺。近年来意大利和日本在世界各地约有10余条多色化生产线问世，日本称之为三次电解法。作者等曾在意大利的Italtecno公司的中试线上，在DrStrazz指导下操作，并参观位于丹麦哥本哈根市附近的生产线和日本昭和钢机一工场三次电解车间，又考察了日本西武百货大楼和哥本哈根机场三号门的应用现场，证明颜色一致，无明显色差，突破古铜色框框，具有独特的装饰效果。我国浙江栋梁铝业引进意大利技术和设备，在该厂原有阳极氧化和电解着色的基础上，增加意大利设备于2001年4月 次生产出多色化铝材，颜色均匀，重复性好，控制方便，已达到批量生产之要求。虽然该技术对原材料和阳极氧化工艺控制要求甚严，但也不是高不可攀和不可企及的技术。栋梁铝业多色化的开工和今后的推广可以改变传统古铜色的单调局面，使建筑业获得更多的铝型材的颜色选择。2.6改善生态环境是封孔工艺的发展方向：铝氧化膜的封孔方法很多，我国对于热封孔、ED膜和冷封孔都比较熟悉，尤其是冷封孔用的比较普遍，但是Ni2＋和F的污染不可轻视。欧洲出于生态之考虑，进行了一系列研究，首先开发镍基无氟中温封孔，再发展到无镍无氟中温封孔，甚至无金属离子中温封孔，这条发展道路值得我们借鉴，可能也会成为我国今后的发展方向，现简介如下：2.6.1镍基无氟中温封孔镍基（醋酸镍为宜）有利于提高封孔质量，可以稳定膜孔中有机染料分子，其典型溶液为：NiAC3～4g/L（无氟）、抑灰剂100mg/L、温度75～85℃、封孔时间1～2min/μm、或Ni2＋0.4～1.1g/L、F－30～90mg/L（低氟）、润湿剂0.2～0.6mg/L、抑灰剂10～40mg/L、温度75℃、封孔时间0.5min/μm。2.6.2无镍无氟封孔：用碱金属或碱土金属替代镍离子，如镁、锂和钾等。封孔温度75℃，pH6.3，封孔时间按1～2min/μm操作。工业实践表明封孔质量可以通过国际标准的检测，槽液寿命和节能效果都比较满意。另外也钛和锆盐的冷封孔，由于没有毒性，封孔质量达到磷铬酸失重10mg/d㎡而引起广泛兴趣，操作条件如下：钛或锆氟化络合物3～10g/L硅酸盐＞0.5g/L硫脲＞5g/L温度25～35℃封孔时间0.5～1.0min/μm 2.6.3无金属离子中温封孔。2.7新技术的发展：研究中的新技术很多，有些可能已接近商品化阶段，而有些只停留在实验室阶段，在此只能略举一二。新技术的发展一是日本曾用周期反向电流技术，在阳极氧化的硫酸溶液中，完成电解浸蚀除去挤压条纹。该技术虽仍处于实验阶段，但一旦成功，则具有十分重要技术和经济价值，并可以从根本上改变铝材的预处理方法。二是新西兰开发的电脑设计，通过两次着色阳极氧化，获得两种颜色的图案装饰效果，作为室内装饰的铝板十分别致，富有创意，新西兰称之为Aluart，展示铝的艺术效果之内涵。此外，随着喷涂的迅速推广，生态预处理技术和无铬添加剂必然会发展。相对于国外，我国比较滞后，在未来10年中我国一定会得到重视和迅速开发。

      铝型材具有密度小、质量轻、加工性和可塑性强的特点，广泛应用在建筑家居领域。在建筑金属型材中，铝型材占比在80%以上，早在2010年我国建筑铝型材年产量就超过了500万t，是世界建筑铝型材 生产大国。铝型材在大气中能自然氧化生成一层致密的Al2O3氧化膜，但是通常情况下这层氧化膜的厚度很薄，很容易受损失去保护作用。此外，未经表面处理的铝型材外观单一，容易审美疲劳。铝型材的表面处理有两大作用，一是防止腐蚀的发生，有效延长使用寿命；二是可以掩盖铝型材在加工过程中导致的少量表面瑕疵，并带来各种丰富多彩的表面效果，装饰性大大提高。本文从涂层性能和应用性能两个方面对建筑铝型材3种不同的表面处理方式进行了对比，并且结合粉末涂装的特点，总结分析了作为粉末涂料重要发展方向的耐候性以及低温固化的研究进展情况。指出粉末涂料的耐候性能还需要进一步提高以扩大应用，同时在烘烤固化环节的能耗需要进一步降低。?1粉末喷涂在建筑铝型材表面处理中的优势，目前铝型材的表面处理主要包括阳极氧化、电泳涂装和粉末喷涂3种。通常完整的阳极氧化工艺流程需要经过机械预处理、化学前处理、阳极氧化、着色和封闭5道工序。电泳涂装工艺与阳极氧化工艺大体一致，区别在于电泳涂装在阳极氧化着色工序之后用电泳涂装工序取代了封闭工序。所以经过电泳涂装的铝型材表面其实是阳极氧化膜和电泳涂层的复合膜，又称阳极氧化复合膜。粉末喷涂也需要化学前处理，之后进行静电喷涂粉末涂料。铝型材的3种表面处理得到的涂膜性能上各有特点。阳极氧化在早期是我国建筑铝型材表面处理的*主要方式，阳极氧化膜具有高的耐磨性、良好的绝热绝缘性能和抗蚀性能，现在仍是铝型材表面处理的主要方式之一。电泳涂装成熟于日本，日本是个海洋气候 ，四面环海，海盐粒或者混有海沙的灰泥引起的铝型材腐蚀问题比较突出，阳极氧化处理工艺难以实现这种高腐蚀环境下的有效保护。电泳涂装具有优异的耐候性和抗腐蚀性，同时外观亮丽，易于清扫，因此得到了迅速发展。美国佛罗里达暴晒试验数据显示，电泳涂装得到的阳极氧化复合膜（5a的保光率）与氟碳涂层相当，色差还小于氟碳涂层。然而电泳涂装也存在漆膜易划伤的缺陷，此外作为基层的阳极氧化膜韧性差，在机械应力或热应力下容易发生开裂，有报道显示冷封孔的阳极氧化膜只能承受66℃烘烤，在82℃下烘烤只有一半的试样合格。20世纪90年代初，粉末喷涂开始在我国铝型材的表面处理中规模化应用，近10a来发展迅速。粉末喷涂的性能优势并不明显。如在外观平整度和涂膜均匀性上不如阳极氧化和电泳涂装、耐候性能介于阳极氧化和电泳涂装之间，但耐磨性、耐酸性和柔韧性明显优于阳极氧化和电泳涂装。建筑铝型材作为一种半 性结构，耐久性至关重要，因而抵抗机械作用与抗老化保持涂膜的完整性和功能性尤为重要。通常使用的电泳漆是丙烯酸涂料，具有非常优异的耐候性，GB 5237―2008加速耐候性*低级别也要求1000h氙灯老化保光率＞80%，*高级别甚至要求4000h氙灯老化保光率＞80%；建筑铝型材通用型粉末涂料主体结构是聚酯树脂，其耐候性比丙烯酸略差，GB 5237―2008加速耐候性*高级别也仅要求1000h氙灯老化保光率＞90%。这表明电泳涂装耐候性平均值明显高于粉末喷涂，建筑铝型材的粉末涂装耐候性已经落后于实际需求。在应用上粉末喷涂优势较大。粉末喷涂可以实现多达几千种色彩和各式各样的纹理装饰效果，这是阳极氧化和电泳涂装所难以达到的。另外，粉末喷涂环保优势明显。阳极氧化和电泳涂装工艺中，水和电的消耗是相当大的，在氧化工序中，整流机的输出电流可达到8~11kA，电压在15~17.5V（硫酸直流阳极氧化工艺氧化电压一般为12~18V），吨电耗可达1000度左右。此外，阳极氧化、着色和封闭工序需使用大量的酸、碱和镍盐等，废水和废气后处理压力大。粉末喷涂前处理工序比阳极氧化前处理工序简便，主要为脱脂与铬化，无需阳极氧化和电泳工序，能耗较低。粉末涂料不含溶剂，VOC排放几乎为0，环保压力小。铝型材粉末涂装相比阳极氧化和电泳涂装耗电量要少很多。但是目前主流粉末涂料的固化温度高达180~200℃，其能源消耗仍然不可忽视，降低粉末涂料固化条件是长期发展的趋势。2建筑铝型材粉末涂料研究进展，近几年来， 和社会对环保的要求越来越高，政策导向逐渐限制和减少高能耗高污染的生产工艺使用的趋势十分明显，粉末涂装迎来了发展的良机。然而，要扩大粉末涂装在建筑铝型材表面处理中的应用，粉末涂装在保持自身应用优势的基础上，提高耐候性弥补性能上的不足同时降低粉末涂料固化温度减少能耗是必经的过程。2.1粉末涂料的耐候性改进，国内外对粉末涂料耐候性有较多研究。在粉末涂料用聚酯树脂合成中，适当加大间苯二甲酸的比例减少对苯二甲酸的用量，以及尽量使用新戊二醇、减少使用或不用乙二醇以保证耐候性，已经得到了行业内的广泛认同。然而常规的间苯二甲酸替代法存在机械性能变差的问题，目前国内商品化的超耐候聚酯树脂绝大部分采用全间苯二甲酸方案。而这一类型的超耐候聚酯树脂制备得到的粉末涂层，通常其反冲只能达到20cm，机械性能差是这些超耐候树脂面临的共同问题。在各种类型的粉末涂料中，氟碳粉末涂料的耐候性能*佳，可达到超耐候的要求。巩永忠等对氟碳粉末涂料及其关键原材料氟碳树脂进行了长期研究。目前PEVE氟碳粉末的加工性能已经大大改善，使用与常规粉末涂料相同的设备和工艺制备得到的FEVE氟碳粉末涂料通过了QUALICOAT―2009Ⅲ和AAMA2605―2005认证。固化温度也降低到了180~200℃，机械性能和附着力都不存在应用问题。然而FEVE氟碳树脂加工工艺复杂，价格昂贵限制了其的应用。为降低成本，国内粉末涂料厂家在常规粉末涂料中引入部分氟碳树脂，通过拼用或层分离的技术制得耐候性优异的粉末涂料，在降低成本的同时提高了氟碳树脂的润湿性能和机械性能。魏育福等在TGIC固化粉末涂料中引入6%~17%的FEVE氟碳树脂，制备得到的粉末涂料仍具有非常优异的耐候性，其1000h氙灯老化保光率在90%以上。张云伟通过环氧粉末涂料与氟碳粉末涂料干混，通过环氧树脂与氟碳树脂表面能差异实现1次涂装之后的分层，实现了重防腐和超耐候，制备的涂层2000h氙灯加速老化后保光率仍有90%以上。庆福等将TGIC固化聚酯树脂与异氰酸酯固化氟碳树脂拼用制得复合型超耐候粉末涂料。研究表明当聚酯树脂与氟碳树脂的质量比为1∶1时其QUV-B 1000h人工加速老化保光率还有60%以上，可很好地实现耐候性和成本的均衡，而同等试验条件下聚酯树脂粉末涂料的保光率只有19.1%。通过引入新的耐候性单体，改善聚酯树脂主体结构的耐候性也是可行的方案。Chang等发现，使用不含苯环的单体1,2-环己烷二甲酸或1,3-环己烷二甲酸、1,4-环己烷二甲酸和2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁烷二醇为主体合成的聚酯树脂，与羟烷基酰胺在约177℃/20min下固化制得的涂膜具有非常优异的耐候性。其50%保光率的QUV-B老化时间均在1500h以上；二元酸采用1,2-环己烷二甲酸的50%保光率的QUV-B老化时间甚至达到了5000h，而常规聚酯树脂制备的涂膜50%保光率的QUV-B老化时间在300h以下。杨小青等也发现使用不含苯环单体制备得到的聚酯树脂具有优异的耐候性。郑荣辉等在聚酯树脂合成过程中引入含氟单体1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、四氟间苯二甲酸、六氟戊二酸，将制备得到的含氟聚酯树脂与β-羟烷基酰胺固化可制得耐候型优异的涂层。然而这些耐候性单体价格远高于常规单体，上述无苯环单体制备得到的涂层还存在Tg较低的缺陷。除了改进成膜物耐候性之外，使用改性填料和助剂来提高粉末涂料的耐候性也有见报道。郭刚和施奇武分别发现，将经过表面改性的金红石(R)型纳米TiO2作为紫外光吸收剂加入粉末涂料中，2%的添加量就可以大幅改善涂层的耐候性。涂清华等研究表明，粉末涂料在高温高湿的环境中涂膜表面易出现发白斑块，这些发白斑块是由于涂层吸水导致的，通过使用10%~40%的经过表面处理的BaSO4和Al2O3疏水填料，白斑基本消失，通过提高疏水性来提高涂层的耐候性。2.2低温固化粉末涂料的研究，目前行业内将固化条件＜160℃的粉末涂料称为低温固化粉末涂料。要实现低温固化需要成膜物具有高的反应活性和低的熔融黏度。同时为保证涂膜必要的机械性能和粉末贮存稳定性，成膜物固化前的相对分子质量不能太低。不同类型粉末涂料里面，能够满足建筑铝型材耐候要求的有TGIC固化体系、羟烷基酰胺固化体系、封闭异氰酸酯固化体系以及丙烯酸粉末涂料等。其中封闭异氰酸酯固化体系由于常用己内酰胺封闭固化剂的解封闭温度高达160℃，难以满足低温固化的要求。丙烯酸树脂具有高活性和优异的耐候性能，在低温固化方面应用较多。L·莫恩斯制备了一种可在150℃以下固化得到优良涂膜性能的粉末涂料。该粉末涂料由无定形端羧基聚酯树脂A、无定形或半结晶形端羧基端羟基双官能团聚酯树脂B1和/或结晶性多元酸B2、缩水甘油基丙烯酸共聚物C、可与羧基反应的其他化合物D组成。该粉末涂料在140℃/15min固化后得到的涂膜机械性能与常温固化粉末涂料相当，QUVA人工加速老化50%保光率时间在2200~2500h，具有优异的耐候性。Bin Wu公开了一种半结晶聚酯树脂及其制备方法，以半结晶树脂与常规无定形树脂和缩水甘油基丙烯酸树脂共挤，制备得到的粉末涂料可在130℃/25min条件下充分固化,具有很好的机械性能和外观流平。李光等通过选用高环氧当量丙烯酸树脂、低环氧当量丙烯酸树脂、十二烷二酸以及其他助剂制备了低温固化丙烯酸粉末涂料。在150℃条件下烘烤20min实现充分固化，涂膜经过QUV-A 1400h人工加速老化后保光率在90%以上，并应用在铝轮毂罩光漆上。张剑等通过聚酯树脂和丙烯酸树脂共混，在聚酯树脂低温固化剂的作用下，制备了户外MDF用粉末涂料，可实现中波红外脉冲辐射加热下130~150℃快速固化。目前耐候性粉末涂料用量*大的TGIC固化体系和羟烷基酰胺固化体系，在低温固化方面，羟烷基酰胺体系更有优势。由于TGIC的加入对粉末涂料Tg影响非常大，TGIC固化树脂需要较高的Tg，通常要求在60℃以上，TGIC反应活性高，通常都需要添加固化促进剂才能保证在200℃/10min充分固化。而通过固化促进剂能够实现的*低固化温度也都在160℃以上，因此开发TGIC低温固化聚酯难度非常大。郑荣辉等通过增加支化度高的三元醇的种类和用量，同时在多元酸组分中增加间苯二甲酸的用量并引入马来酸酐和己二酸，以高活性的均苯四甲酸二酐封端，制备了可实现TGIC体系在140~160℃固化的聚酯树脂。不过聚酯树脂的Tg只有53~57℃。常用羟烷基酰胺T-105具有4个官能度，用量少，对粉末涂料Tg的影响比TGIC小得多，反应活性高，通常180℃/10 min就可完全固化。马洪英通过配方优化，优选三羟甲基丙烷、新戊二醇、2-乙基,2-丁基-1,3丙二醇组合，调整配方中对苯二甲酸、间苯二甲酸和己二酸的比例，并以偏苯三酸酐作为封端剂量，合成了酸值50mgKOH/g左右，Tg为57℃的聚酯树脂。该聚酯树脂以羟烷基酰胺作为固化剂，可实现120℃/40min、130℃/30min、140℃/20min和150℃/15min条件下的完全固化。在上述固化条件下，涂膜均实现了50cm的正反冲，并且QUV-B 240h老化保光率均在80%以上。邓慕强等通过引入脂肪族1,6-己二醇和脂环族多元醇1,4-环己烷二甲醇以及甲基丙烯酸，制备了可实现130~140℃固化的羟烷基酰胺固化聚酯树脂，Tg在55℃以上。马志平等引入氢化二聚脂肪酸实现了聚酯树脂柔韧性和Tg的平衡，采用后加入1,4-环己烷二甲醇的方式降低了聚酯树脂的黏度，制备得到的羟烷基酰胺固化树脂酸值为50~55mgKOH/g，可实现140℃条件下的充分固化。张剑等选用酸值在42~56mgKOH/g的高酸值超耐候聚酯树脂，以羟烷基酰胺为固化剂，在固化促进剂的作用下，在玻璃钢表面涂装实现了150~160℃的快速固化，制备得到的涂膜耐候型优异，附着力良好。3结语：我国建筑铝型材的3种涂装工艺在性能上各有特点，在应用性能上，粉末涂装在选择多样化和个性化方面具有较大的优势。但是我国粉末涂料在提高耐候性和降低固化温度减少能耗方面，尚未取得突破性进展。目前氟碳粉末涂料价格昂贵、应用受限，成本可接受的耐候改进方案又存在其他性能上的不足；低温固化粉末涂料商品化产品极少，上游原材料供应和下游应用市场都有许多困难需要解决。随着我国人民群众对环保问题关注的不断提高，政策导向有利于粉末涂装扩大应用比例，但是仍需要行业内加强技术研发解决面临的各种问题。